碳中和目標下的風景園林規劃設計策略

李倞 吳佳鳴 汪文清

近年來，極端氣候狀況頻發，引起全球對氣候變化問題的普遍關注[1-4]。中國“雙碳”目標的提出[5]引發國內各行業的廣泛回應，風景園林也不例外。歸納起來，風景園林應對氣候變化主要包括2種方式[6]：一方面是提升城市韌性，增強城市對氣候變化影響的適應能力；另一方面則是減少碳排放量和發揮碳匯功能，減緩全球氣候變暖進程。在國家碳中和目標下，后者無疑將成為風景園林行業發展的新機遇。

風景園林在適應氣候變化的規劃設計領域已經開展了一定的研究[1,7-9]，但針對風景園林在減源、增匯方面的研究還相對較少。低碳園林是以往研究的主要內容，鐘樂等[10]、趙彩君等[11]、王貞等[12]主要針對風景園林低碳營造的相關原則和實踐開展研究；周慕云[13]、王迪生[14]、謝軍飛等[15]主要借鑒林學相關方法對園林綠地碳匯和碳足跡計量進行初步探討；瑪莎·施瓦茨等[16]從宏觀地理工程學視角對風景園林可采用的前沿探索性脫碳措施進行了介紹?？傮w而言，尚缺乏為實現碳中和目標，在風景園林實踐中可以采用的措施和作用機理的系統研究。

通過檢索，本研究以中文文獻、英文文獻、項目報告和設計案例作為研究數據源。中文文獻在中國知網（CNKI）數據庫以“主題=園林OR綠地AND（氣候變化OR低碳OR碳匯OR碳中和）”為檢索式進行檢索，來源類別為所有學術期刊，檢索時間跨度為2008—2021年，檢索后對文獻進行進一步篩選，剔除其中的非學術類文獻，最終得到417篇相關文獻；英文文獻在Web of Science核心合集以“主題=Landscape OR parks OR garden OR green space AND（carbon neutrality OR carbon footprint OR carbon sequestration OR low carbon OR climate change）AND語言=英語”開展檢索，檢索時間跨度同上，剔除新聞、綜合資訊等條目，最后經過人工篩選，剔除相關性不大的文獻，共得到220篇文獻。同時，綜合Google瀏覽器搜索得到相關的30份項目報告和42個設計案例作為研究數據來源，對碳中和目標下的風景園林直接減源、增加碳匯和間接減源3方面功能開展研究（圖1）。

圖1 風景園林發揮“碳中和功能”的技術框架Technical framework for landscape architecture to perform the “carbon neutrality function”

1 園林綠地全生命周期的直接減源途徑

在設計、建造和維護等階段，需要針對園林綠地的全生命周期碳足跡采取措施，實現項目的長期節能減排（表1）。

表1 園林綠地直接減源策略Tab. 1 Strategies fo direct carbon source reduction through green space

1.1 設計階段

設計應保障能源的高效利用。古代造園者提及的“相地合宜”“土方就地平衡”和“極盡自然之美，少費人事之功”在當今碳中和園林的建設中尤其適用。在建設中尊重場地原本地形地貌條件，能夠有效提升資源利用率[3]。不同的設計要素具有不同的減源作用，通過被動式建筑設計實現通風采光[17-18]以及利用植被自身的綠化遮陰作用[19-20]和水體自身的降溫增濕效能[21]，均能實現節能減排。此外，發展城市農業，借助可食用綠化和公共菜園等形式，能夠減少食品運輸產生的碳排放[11,22]。但需要注意的是，農業種植耗水量較大，在園林綠地中宜選擇節水型的農作物和種植管理方式。

利用可再生能源也將促進直接減源。如太陽能熱水、空氣源熱泵、地源熱泵、風力渦輪機、太陽能電池[11]、生物能源[23]等技術應在風景園林中進行更廣泛的示范和推廣。此外，對可再生資源的循環利用，如多種類型的降水資源、城市中水等，能夠減少對自來水供應的依賴[24]，有效減少碳排放[25]。在應用節約資源技術的同時，也需考慮清潔能源的負面影響，如生物質能源會降低部分農田的多樣性，且生產過程需要消耗大量的水土資源[26]，導致額外的碳排。因此，設計師需要謹慎評估新能源的使用范圍和可能帶來的負面影響[27]。

在設計階段，不論是新建項目還是更新改造項目，都應在前期確保設計的科學性和決策的合理性，避免因追求風格化和表面化，開展不必要的建設和更新[12]。利用碳足跡計算器增強風景園林在碳排、碳匯相關數據獲取、可視化、定量分析等方面的能力[28]，能夠幫助設計師精準決策。目前，應用較廣的碳計算工具主要包括分析植物碳匯能力的i-Tree[29]、針對風景園林項目的Pathfinder[6]（圖2）和以建筑為主體的東南大學東禾建筑碳排放計算分析軟件[30]等。

圖2 Pathfinder碳計算工具[6]Pathfinder Carbon Calculator[6]

1.2 建造階段

園林綠地材料是建造階段碳排放的重要影響因素，不同的建材、構造之間的碳排量有明顯差異。使用場地本身的材料對減少碳排的影響十分顯著。例如，盧旺達保護性農業研究學校在建造過程中的材料獲取和加工均在當地完成，96%的材料在境內采購，使得整體項目的碳排放量低于全球標準的44%[31]。除此之外，選擇低碳環保材料也十分重要。一方面可以通過使用高反射率的涂料和保溫材料，以及葉片具有較高反射率的植物[32]，減少熱量吸收，降低環境維持能耗；另一方面可以盡量選擇木材、碎石、軟性鋪裝等低碳環保材料。此外，新型的現代智能材料也具有諸多減碳優勢，如光纖維智能混凝土，由骨料和玻璃纖維共同組成，可以吸收太陽能，減少混凝土建筑外部保溫材料的使用[3]，減少室內環境維護的能耗；重型木結構可替代鋼鐵和混凝土，其生產過程利用的是可再生資源，具有較高的減排效益[16]。

對于物流和施工過程的減碳同樣不容忽視。2020年中國移動源環境管理年報表明，我國交通運輸行業二氧化碳排放量占道路交通排放量的84.1%，合理組織運輸工具、減少運輸過程揚塵、錯峰分段運輸將有效減少運輸過程的碳排[33]。此外，在園林工程中，通過更合理的施工人員調配和各項工程流程的優化，同時采用模塊化的建造單元[34]，能夠提高建造效率，提高資源循環利用效率。

1.3 維護階段

在維護減源方面，植物的移植、灌溉、施肥措施所產生的碳排放較大，其中灌溉導致的碳排最高[35]。綠地灌溉的主要碳排來自水車油耗，而非自來水[36]。因此，在維護過程中，宜使用節水措施，盡可能就近取水，并建議優先選擇節水耐旱型的鄉土植物，盡量減少化學肥料使用和不必要的移植[37]。另外，盡可能選擇粗放的植物管理方式，這種方式不僅能夠降低養護過程中的碳排，還能夠提升植物群落的生物多樣性，促進其穩定發展，提高植物碳匯能力[38]。此外，還可以建立智慧園林綠化綜合監管平臺（圖3），優化管理流程，提高維護效率，減少碳排。例如，實時動態采集綠化管養人員和車輛的位置，對其進行合理調配；也可以運用物聯網技術，在綠地中安裝傳感設備，動態獲取綠地環境的指標數據，提高養護效率[39-40]。

圖3 Cartegraph智能公園管理軟件Cartegraph Park Management Software

2 提升園林綠地要素碳匯能力的途徑

城市園林綠地可以通過光合作用將大氣中的CO2吸收并固定在植被與土壤當中，主要包括植物碳匯、土壤碳匯和水體碳匯3種類型[41]（表2）。

表2 園林綠地碳匯提升策略Tab. 2 Strategies for carbon sink increase through green space

2.1 植物碳匯

生物多樣性高的植物群落有益于提高自身碳匯[42]，同時也能提高土壤的碳匯能力。綠地面積、植物組成結構、豎向層次結構、群落密度等因素[43]都會影響植物碳匯。不同類型的植物碳匯能力差異較大[44]，設計中優先選擇鄉土植物，可獲得更高的碳匯效率[45]，同時也能夠減少維護成本[43]。通常情況下，喬木碳匯能力遠高于灌木、草本和藤本；深根性植物的碳匯能力更強；幼中齡植物生長快，碳匯能力強，但達到成熟期后碳匯能力減弱。由此，打造復層-異齡-混交的立體植物群落[43]，并引導群落自然演替，將有效保障植物碳匯的穩定性[38,46]。例如，天津南翠屏公園通過塑造近自然的植物群落結構，植物群落的單位碳儲量增加了近3倍[47]。

在植物利用方面，可以通過綠色屋頂、垂直綠化和增加地被植物等方式，實現減排增匯[38,48-49]。當植物死亡后，會釋放大量的碳[50]，因此合理保留并利用植物廢棄物，也將有效管理場地中的碳元素，如將其作為建材、生物炭[51]，或埋在小丘中[52]，都能夠實現長期儲碳。

需要注意的是，碳匯效益高的植物景觀可能也會造成養護階段的高碳排放，過于強調營造植物多樣性[53]、高密度的植物景觀[54]和立體綠化[55]等設計措施，會在一定程度上增加需水量和養護投入。同時，植物廢棄物再利用的處理流程較復雜，可能會帶來較高的碳排量[56]。

2.2 土壤碳匯

土壤碳儲量高出植被碳儲量數倍[57]，是園林綠地固碳的主要途徑。然而目前較多的碳匯研究主要關注園林植物和水體[10-12,43]，土壤碳匯仍具有較大探索空間，需要引起更多的重視。

城市綠地建造時間的長短對土壤碳儲量有較大的影響。一般來說，建造時間越長、群落郁閉度越高，林下土壤環境越有利于土壤碳儲量增加[43]。提高土壤碳匯能力一方面需增加有機物的輸入，另一方面需要降低土壤碳的分解[58]。前者可通過在土壤中添加生物炭[59]、垃圾污泥等城市廢棄物、植物廢棄物堆肥的方式，增加微生物固碳量。另外，還可以選擇透水、透氣性好的鋪裝材料促進碳元素進入土壤[60]。例如，華盛頓國家廣場的草坪所用土壤選擇了粗砂混合的方式，60%的砂石用于抵抗壓實，40%的有機物用于維持草皮健康生長[61]，有效提升了土壤和植物的碳匯能力。此外，還可以通過人為恢復紅樹林濕地[62]、草地、森林[63]等生態系統，以及增加地被植物等方法，減少土壤有機質的分解和流失，保存土壤碳儲量。

除此之外，土壤碳匯能力也受到植被類型的影響。研究表明，農田中適當的綠籬景觀能夠有效保護土壤碳儲量[64]?；熘捕嗄晟荼疽材芴岣咄寥捞純α?，暖季型草和豆類植物的加入可以使土壤的固碳效益增加193%和522%[65]。同時，園林綠地還可以作為固碳裝置和固碳措施的承載空間。例如，在園林綠地中安裝直接空氣碳捕獲裝置，將空氣中的CO2泵入地下巖層，經過化學轉化，完成長期固碳；還可以在土壤中增加硅酸鹽巖石材料（如橄欖石或菱錳礦），這些巖石材料在遇水時可與CO2發生反應，捕獲CO2，加速自然風化固碳進程[16]（圖4）。

2.3 水體碳匯

由于礦物質會造成水體富營養化，影響碳匯能力，保持水體清潔是碳匯的基本條件[60]。生物滯留池、透水鋪裝、淺溝[66]、初雨棄流池[67]等收集方式能夠防止雨水被污染，提升水體碳匯能力。健康水生境營造對水體碳匯來說更有意義。改善水下土壤、水生植物和浮游生物、岸線的生態功能，都能夠提高水中及岸邊帶的生物多樣性并且清潔水體[60]。此外，濕地具有較高的碳匯價值[68]，濕地中的水體、植物、土壤均會影響其碳匯能力[69]。其中，雨水花園作為一種特殊的人工濕地類型，其固碳量幾乎可以全部抵消其建造過程中的碳足跡[70]，應用價值高。需要注意的是，宜謹慎選擇濕地花園的應用地點[71]，并妥善處理其中的水生雜草和池底淤泥，否則碳匯效益將被減弱[72]。

3 提升園林綠地間接減源作用的途徑

園林綠地除了可以發揮直接的減源和碳匯功能以外，還可以發揮一系列間接減源的功能（表3），后者的效益巨大，但在相關研究和實踐中往往被忽視。

表3 園林綠地間接減源策略Tab. 3 Strategies for indirect carbon source reduction through green space

3.1 強化低碳活動宣傳與政策扶持

園林綠地作為改變居民生活方式的重要媒介，可以發揮出一系列社會引導效益，讓更廣泛的城市居民投入減碳行動。值得注意的是，居民的低碳意識才是緩解氣候問題的關鍵。參與式設計能有效減少人員和建設、維護的碳足跡，還有助于激發社區參與度，構建具有生產力的社區，從而實現社區的自我服務，甚至服務其他社區[73]。結合園林綠地開展多元、直觀和有吸引力的展覽宣傳，能有效幫助構建低碳社會[74-75]。例如，天津低碳創意花園展，通過舉辦以低碳創意生活為主題的展覽，利用廢棄材料實現園內7個節點的低碳化更新。節點更新后的平均減碳量達53%[47]，同時擴大了低碳理念的影響力和傳播力[76]。此外，還可以建設低碳主題公園，建立公園低碳行為體系，創造更生動的科普體驗。例如，北京溫榆河公園納入低碳行為地圖，結合特色景點，讓公眾收集“碳積分”并用于兌換園內服務，以達到科普宣傳目的[77]。

當前，“雙碳”目標下的園林綠地建設政策、規劃設計、標準和獎懲制度都不夠嚴謹和完善，導致效能不確定性增加。加強碳中和目標下的風景園林的政策研究，為中國碳中和園林的建設提供充足的保障，已經成為未來重要趨勢。國外已經較早地展開了相關研究，如通過共同制定城市綠色基礎設施計劃來保障園林綠地碳匯能力，建立全國統一的城市綠色基礎設施指南，設立國家城市綠色基礎設施的相關基金等[78-79]。

3.2 完善城市綠地系統布局，構建低碳城市

將低碳理念引入規劃階段，開展以生態綠地空間為本位的低碳規劃[80]，構建綠地與城市結構緊密融合的緊湊型城市。在慢行城市設計中可以構建完善的綠道系統，讓綠地更好地發揮碳匯功能，同時促進微生物等生物流實現遷徙和能量交換[81]，還可以通過增設口袋公園，重新分配街道中的步行、騎行和社交活動的空間，活化城市街道標識系統等措施來提升慢行質量，優化慢行路線的可識別性、滲透性和安全性以提升慢行出行率，從而達到降低居民出行碳排放的目標。

構建碳中和理念的城市綠地系統需要對各種綠地進行合理規劃。有利于空氣流動的綠地系統布局，可以有效改善微氣候，降低城市環境維持的能耗[2]。合理的綠地系統在白天能夠利用盛行風向促進空氣流通，在夜晚能夠利用城市中流動的冷空氣驅散積累的熱量。此外，由于街旁綠地、公園綠地、道路綠地在不同條件下碳匯效益存在差異，設計師需要合理安排不同綠地的布局和連接關系，從而發揮更顯著的碳匯功能[82]。在公園綠地的規劃中應依據居民的出行行為和意向，使公園布局與出行意向相契合，提升低碳游憩出行率。在規劃過程中，增加社區公園服務覆蓋范圍，對優化統籌綠地系統布局，強化碳匯效益有很大幫助[83]。

3.3 調節城市微氣候，鼓勵戶外低碳生活

良好的微氣候能夠降低環境的能源消耗，增強戶外環境吸引力，在間接減碳上發揮出特色優勢[84-85]。公園的選址、朝向、鋪裝、水面和植物配置等情況都對綠地微氣候有不同程度的影響[86-88]。在具體設計時，可以利用一定程度的綠化遮陰來降低地表熱輻射吸收[89-91]。不僅如此，還可以引入多種水景裝置，如池塘、噴泉、景觀霧等，并調節喬木覆蓋率、開敞空間數量和新增水面率等改善微氣候，提高熱舒適性[92]。與此同時，在一些服務半徑較小的綠地中增設戶外納涼設施，為居民就近提供舒適便捷的戶外休息空間。這些措施都能夠鼓勵居民參與戶外活動，降低室內環境維護所產生的碳排。例如，美國得克薩斯州圣丹斯廣場的沃思堡之心[93]，通過使用可調節的遮陽傘，有效地降低了中午的路面溫度，而在涼爽的天氣里，讓陽光充分溫暖地面，對周邊居民產生了巨大的吸引力。

4 結語

通過對目前相關研究成果、研究報告和實踐案例的系統梳理，本研究提出了園林綠地發揮“碳中和功能”55項主要技術措施和作用機理。由于規劃設計策略屬于基本的減源、增匯技術措施，設計師需要根據不同的設計條件進行創造性地使用，也可將不同措施疊加運用，實現更綜合的碳中和效益。此外，不同的技術方法在不同的氣候條件下產生的效能會存在顯著差異，需根據實際情況選擇具體措施。同時，也需要謹慎評估不同措施的負面影響，適度地進行應用。

隨著碳中和研究的不斷深入，相關學科研究成果將為風景園林實踐提供更廣泛和先進的技術支撐，規劃設計策略也將得到進一步擴展。風景園林尤其應當發揮自身優勢，將公園綠地作為先進技術展示和綜合示范的平臺，開發多類型的碳匯測量估算方法，并結合本土數據測量建立碳匯數據庫，完成園林綠地監測和評估，開展更加精細化的減源、增匯技術措施研究，成為城市碳中和能力提升的空間載體和社會低碳生活引導的催化劑。